剥離·破損を防ぐための異種材料の接合設計－複合材料·接着材料の材料力学：第7回 介在物による応力集中（上）

摘要

前回までに複合材料の等価縦弾性係数のことを説明した。すなわち，複合材料中には一般に多数の繊維や介在物（異材と総称する）が分布しているので，その場合の複合材料全体への影響を取扱った。一方，このように母材とは異なる異材が存在すると，母材との接合面には応力集中が生じる。図1に繊維強化プラスチックの異材（繊維）を起点とする破壊の様子を示す。図2は異材（介在物）から疲労破壊が進hだ破面を示すもので，異材起点の破壊として基本となる。今回からは，介在物単体に注目して，これによる応力集中に焦点を当てて説明する。ここで介在物とは，強化繊維も含めて母材と異なる異種材料全てを含める（本連載の第1回（2012年11月号のcolumn参照）。介在物の応力集中が問題となるのは，鉄筋コンクリートや繊維強化プラスチックなどのように，補強などの使用目的が明確なものばかりではない。既設の構造に，新たに溶接やピンなどの圧入，インサート成形型，孔の修復肉盛りなどを行う場合など，それらの剛性が母材と異なる場合も多いため，介在物の影響とその強度評価が設計実務上必要となる場合もある。